임성규 조지아텍 교수, KAIST서 "3D 반도체, 국가 차원 지원 이뤄져야" [소부장반차장]

[디지털데일리 고성현 기자] 반도체 전자 설계 자동화(EDA)·3차원 집적회로(3D IC) 최고 권위자인 임성규 조지아텍 교수가 한국과학기술원(KAIST)을 방문해 3차원 반도체 연구를 위한 국가 차원의 지원이 필요하다고 강조했다. 집적회로의 물리적 축소 한계를 극복할 열쇠로 3D 칩이 꼽히고 있는 만큼, 이를 주도할 인력 양성과 투자가 필요하다는 조언이다.

1일 파네시아에 따르면, 임성규 교수는 10월 말 KAIST를 방문해 본인의 주요 연구 분야인 3D IC 설계 관련 최신 기술에 대해 소개하고 국가 차원에 대한 중요성을 강조했다. 이 행사는 정명수 파네시아 대표 겸 KAIST 교수가 주관한 행사로, KAIST 학생 및 파네시아 신진 엔지니어 대상으로 이뤄졌다.

임 교수는 EDA·3D IC·패키징 분야 최고 권위자로 한국인 중에서는 이례적으로 미국 국방고등연구계획국(DARPA)에서 프로젝트매니저(PM)로 근무한 이력을 보유하고 있다. 다르파는 미국 국방부 산하 연구개발사업을 기획하고 평가하는 기관이다. 인터넷과 위성항법장치(GPS)·자율주행차·음성인식기술·마우스 등을 주도해 개발한 바 있다. 이밖에 임 교수는 400편 이상의 논문 참여와 국제학술대회에서 최우수 논문상을 11회 수상했고, 이러한 공로를 인정받아 국제전기전자공학회(IEEE) 석학회원으로 선정된 바 있다.

임 교수는 반도체 기술 선도를 위해 국가 차원에서 중점적으로 지원해야 할 연구 분야에 대해 "3차원 반도체"라고 말했다. 그는 "3차원 집적회로를 연구하는 입장으로써 다소 식상한 답변일 수 있으나, 반도체 구성요소를 더 작고 더 밀집하게 만들어 칩의 성능을 증가시키는 데에는 한계가 있다. HBM과 같이 칩을 수직으로 쌓는 3차원 반도체 기술 개발이 답이라고 생각한다"고 밝혔다.

이어 임 교수는 "다만 실용적인 3차원 집적회로 기술의 개발과 검증을 위해 단순히 3차원 집적회로만 단독으로 연구하는 것은 한계가 있다"며 "집적회로를 포장하는 패키징, 패키징된 칩을 활용해 실질적으로 동작하는 시스템을 설계하는 컴퓨터 아키텍처 분야 전문가들과 연합해 시스템을 구축하고, 실용적인 워크로드 상에서 3차원 집적회로 기술을 검증하는 연구가 필요한 상황"이라고 강조했다.

현재 반도체 산업은 첨단 시스템반도체 공정 수준이 집적회로 선폭 2나노미터(㎚)대로 접어들면서 물리적 미세화 한계에 도달한 상태다. 선폭이 줄어들면 줄어들수록 성능·면적활용·전력효율 측면에 이점이 있지만, 이를 구현하기 위한 개발·생산 비용이 천문학적으로 급증하고 난이도마저 크게 올라간 것이다. 이에 따라 일부 성숙 공정을 활용한 기능을 첨단 제조 공정 내 기능과 결합하는 칩렛(Chiplet), 같은 종류 칩 혹은 다른 기종의 칩을 수직으로 쌓아 성능을 높인 3D IC·패키징 등이 화두로 떠올랐다.

국내에서는 삼성전자와 SK하이닉스가 차세대 고대역폭메모리(HBM) 개발을 통해 3D 패키징·로직다이 칩렛화 등을 구현하고 있고, AI가속기를 개발하는 리벨리온·딥엑스·퓨리오사AI 등 스타트업이 2.5D IC 구현에 나선 상황이다. 하지만 이를 구현하기 위한 소프트웨어나 장비·생산 공정(파운드리)·패키징 등은 대부분 외국 기업이 주도권을 확보하고 있다. 따라서 임 교수의 발언은 이를 연구하는 국내 개발자를 양성하거나 지원하고 민관 및 외부와의 융합·공동 연구가 필요하다는 취지다.

한편 임 교수는 KAIST 학생들과 파네시아 내 젊은 엔지니어를 위한 조언도 전했다.

임 교수는 "젊은 엔지니어 입장에서 성공적인 커리어 달성을 위해서는 한 우물을 파는 것이 중요하다"며 "어떠한 분야든 흥할 때가 있고 쇠할 때가 있다"고 운을 뗐다.

이어 "현재 부흥하고 있는 다른 분야나 주변 사람들과 비교하며 본인의 길이 잘못된 것은 아닌지, 새로운 우물을 파야하는 것이 아닐지 고민하며 시간과 에너지를 낭비하기보다 한번 결정한 길에 믿음을 가지고 꾸준히 나아가는 것이 올바른 방향이라고 생각한다"고 전했다.

이번 행사를 주관한 정명수 파네시아 대표 겸 KAIST 교수는 "교수 및 스타트업 대표로써 임 교수가 전해주신 말씀을 유념해 젊은 반도체 엔지니어들이 성장하고 성공적인 커리어를 걸을 수 있는 환경을 구축하기 위해 힘쓰겠다"고 말했다.

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